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Thèse de Matteo Sensi

par Webmaster - publié le , mis à jour le

MATTEO SENSI a soutenu avec succès publiquement ses travaux de thèse intitulés
"Réactivité et photochimie du site actif de l’hydrogénase FeFe"
Le mercredi 08 novembre 2017 à 14:00
Devant le jury composé de
- Mme Carole BAFFERT
- M. Luca BERTINI, University of Milan-Bicocca
- M. Jochen BLUMBERGER, University College London
- M. Luca DE GIOIA, University of Milan-Bicocca
- M. Christophe LEGER
- Mme Emilia SICILIA, Rapportrice, Univesità della Calabria
- M. Cédric TARD, Rapporteur, Laboratoire de Chimie Moléculaire, Ecole Polytechnique

Résumé :
Les hydrogénases FeFe sont des métalloenzymes qui catalysent l’oxydation et la production de H2. Le cycle catalytique et de nombreux aspects de la réactivité de ces enzymes, y compris l’inactivation aérobie et anaérobie, ne sont toujours pas complètement compris. Des techniques spectroscopiques sont couramment utilisées pour obtenir des informations sur la structure électronique du site actif des hydrogénases FeFe, en déterminant l’absorption de l’enzyme à différentes longueurs d’onde. Dans cette thèse, je propose d’utiliser dans ce contexte une nouvelle technique que nous avons appelée "photoélectrochimie directe", où l’on mesure la fréquence de turnover d’une enzyme en contact direct avec une électrode et irradiée par une source lumineuse. Je montre qu’il est possible de détecter l’absorption de la lumière par le site actif en fonction de la longueur d’onde et de la puissance de la lumière incidente, en enregistrant des changements de fréquence de turnover induites par l’irradiation. En mettant l’accent sur ces changements d’activité, nous sommes sûrs d’étudier l’effet de la lumière sur des intermédiaires catalytiques. J’ai utilisé la photo-électrochimie directe pour étudier l’effet de l’irradiation sur la cinétique d’inhibition par le CO de trois hydrogénases FeFe distinctes. J’ai déterminé le spectre d’action de la photo-dissociation de l’inhibiteur CO et j’ai décrit le processus au niveau QM pour la première fois, en obtenant un bon accord entre les expériences et la théorie. J’ai également étudié la photoinhibition de l’enzyme. J’ai effectué des expériences de photoélectrochimiques en irradiant la protéine avec des diodes laser monochromatiques dans le domaine de la lumière visible, une lampe halogène ou une lampe au xénon et j’ai observé que les hydrogénases FeFe de C. reinhardtii et C. acetobutylicum sont irréversiblement inactivées par la lumière UVB. En utilisant la DFT et la TDDFT, j’ai conclu que les étapes initiales de la photoinhibition consistent en la photodissociation d’un ligand carbonyle intrinsèque du site actif, suivie de la formation d’une espèce inactive stable. J’ai aussi effectué des expériences préliminaires pour examiner l’effet de la lumière sur l’activité de deux autres métalloenzymes : la CO déshydrogénase (CODH) et la hydrogénase NiFe. J’ai observé que l’activité du CODH n’est pas affectée par la lumière, mais la réactivation de l’enzyme, après exposition à l’oxygène, est plus rapide lors de l’irradiation avec la lumière. J’ai également montré que la forme oxydée et inactive de NiFe-hydrogénase se réactive plus rapidement lors de l’irradiation avec une lumière violette/bleue que dans l’obscurité. Mes résultats illustrent la force de l’approche méthodologique qui combine électrochimie directe et TDDFT, et apportent de nouvelles connaissances sur les propriétés chimiques et photophotochimiques de plusieurs métalloenzymes.